(57)【要約】【課題】ファンの大型化によるコストアップや、風量増加により騒音が大きくなること。【解決手段】金属筐体６と、高周波の磁束を発生させて誘導加熱を行うインバータ回路部品の一部であるスイッチング素子３と、スイッチング素子３の発熱を放熱するためのヒートシンク４と、グラファイト等高熱伝導率の材質からなる放熱シート７を備え、金属筐体６とヒートシンク４間に一部材の前記放熱シートを密着して取り付け、ヒートシンクを大型化、冷却手段であるファンの風量の増加、発熱素子を基板から分離などがなく、放熱性能を向上させることとなる。【選択図】図１
2007324016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属筐体と、高周波の磁束を発生させて誘導加熱を行うインバータ回路部品の一部であるスイッチング素子と、前記スイッチング素子の発熱を放熱するためのヒートシンクと、グラファイト等高熱伝導率の材質からなる放熱シートを備え、前記金属筐体と前記ヒートシンク間を一部材の前記放熱シートを密着することにより取り付けた誘導加熱装置。
【請求項２】
放熱シートをヒートシンクの側面リブの外側に貼り付け、クリップ構造の金属にて前記放熱シートと前記ヒートシンクリブを押さえつける構成とした請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
押し当て板を備え、放熱シートをヒートシンクの側面に貼り付けるとともに、前記押し合えて板とヒートシンクにて前記放熱シートを挟み込むようにして固定する請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
スイッチング素子をヒートシンクに取り付ける際、前記ヒートシンクと前記スイッチング素子の間に放熱シートを挟む構成とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
放熱シートの少なくとも１面が絶縁されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置の発熱素子であるスイッチング素子の放熱に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導加熱装置器は、図５に示すように、発熱素子で誘導加熱のためのインバータに用いられるスイッチング素子３と、発熱素子３の熱を放熱するためのヒートシンク４、発熱素子３が取り付けられている回路基板２を備え、発熱素子３はリードを９０°にフォーミングして、ヒートシンク４に取り付けられており、取り付けに際してはより密着して熱をヒートシンク４に伝達させるためにシリコン系のコンパウンドを塗っている。そして、ヒートシンク４はより熱を放熱させるために、冷却手段であるファン（図示せず）からの風が当たりやすいよう回路基板２に配置され、５は基板ケースで回路基板２の固定ならびに金属筐体６からの絶縁のために樹脂ケースでできている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７２８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年の高出力化により発熱素子の損失による発熱量が増加し、前記従来の構成では、冷却手段であるファンの風量を増加させたり、ヒートシンクを大型化する必要がある。その結果、ファンの風量を増加させるためにはファンの大型化によるコストアップや、風量増加により騒音が大きくなるという課題を有している。また、ヒートシンクの大型化となれば、基板に占める投影面積の増加、基板を含めた制御回路自体の大型化につながるという課題を有している。
【０００４】
また発熱素子が低電圧部である場合などは、金属筐体を利用し放熱を行う場合などもあるが、誘導加熱の場合、一般に数百ボルトの高電圧となり、基板上の発熱素子や発熱素子を取り付けたヒートシンクを金属筐体に取り付けることが難しいという課題を有している。また、誘導加熱の発熱素子は、高周波にてスイッチングを繰り返し大電流が流れるため、基板から分離し金属筐体に取り付け発熱素子と基板をリード線等で接続した場合に、安定動作が難しく信頼性が低下するという課題を有している。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、発熱素子の放熱の際に、基板上に発熱素子を搭載した状態でヒートシンクを大型化することなく放熱性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、ヒートシンクと、グラファイト等高熱伝導率の材質からなる放熱シートを備え、金属筐体とヒートシンク間に同一部材の放熱シートを密着して取り付けるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の誘導加熱装置は、ヒートシンクを大型化、冷却手段であるファンの風量の増加、発熱素子を基板から分離などがなく、放熱性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、金属筐体と、高周波の磁束を発生させて誘導加熱を行うインバータ回路部品の一部であるスイッチング素子と、前記スイッチング素子の発熱を放熱するためのヒートシンクと、グラファイト等高熱伝導率の材質からなる放熱シートを備え、前記金属筐体と前記ヒートシンク間に一部材の前記放熱シートを密着して取り付けた誘導加熱装置であり、前記ヒートシンクが非充電部である場合、熱の一部を前記金属筐体に伝導させることができ、放熱をより広い面積で行い放熱性能を向上させることが可能である。また、前記インバータ回路のヒートシンクを金属筐体に接続するのではないので、インバータ回路を前記金属筐体に近づける必要がなく、基板の固定や前記金属筐体との絶縁構造は複雑になることはない。更に前記スイッチング素子を基板から分離することもないので、動作の安定性が低下することもない。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の誘導加熱装置において、放熱シートをヒートシンクの側面リブの外側に貼り付け、クリップ構造の金属にて前記放熱シートと前記ヒートシンクリブを押さえつける構成としたものであり、前記放熱シートをテープや接着材のみで貼り付けるのではないので、長期間熱ストレスが加わっても外れることがなく、信頼性を保つことが可能である。また、クリップ構造であるため取り付けを容易に行うことができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１の発明の誘導加熱装置において、押し当て板を備え、放熱シートをヒートシンクの側面に貼り付けるとともに、前記押し合えて板とヒートシンクにて前記放熱シートを挟み込むようにして固定するものであり、前記放熱シートをテープや接着材のみで貼り付けるのではないので、長期間熱ストレスが加わっても外れることがなく、信頼性を保つことが可能であるとともに、前記放熱シートを面で前記ヒートシンクに当てることができるので、前記ヒートシンクから前記放熱シートへの熱伝導を向上させることができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１の発明の誘導加熱装置において、スイッチング素子をヒートシンクに取り付ける際、前記ヒートシンクと前記スイッチング素子の間に放熱シートを挟む構成とするものであり、発熱源である前記スイッチング素子の熱を伝熱させることができるので、放熱効果を向上させることができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１から４のいずれか１項の発明の誘導加熱装置において、放熱シートの少なくとも１面が絶縁されているものであり、前記放熱シートにて絶縁を取ることが可能であるために、非絶縁パッケージのスイッチング素子を使用することができ、前記スイッチング素子の熱抵抗を下げ、前記スイッチング素子の発熱を抑制することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置の回路基板の配置構成図を示すものである。
【００１５】
図１において、３は発熱素子で誘導加熱のためのインバータに用いられるスイッチング素子である。４は発熱素子３の熱を放熱するためのヒートシンク、２は発熱素子３が取り付けられている回路基板である。発熱素子３はリードを９０°にフォーミングして、ヒートシンク４に取り付けられており、取り付けに際してはより密着して熱をヒートシンク４に伝達させるためにシリコン系のコンパウンドを塗っている。そして、ヒートシンク４はより熱を放熱させるために、冷却手段であるファン（図示せず）からの風が当たりやすいよう回路基板２に配置されている。５は基板ケースで回路基板２の固定ならびに金属筐体６からの絶縁のために樹脂ケースでできている。７はグラファイト等高熱伝導率（数百Ｗ／ｍ・Ｋ）の材質からなる放熱シートで、接着テープ８によりヒートシンク４と筐体６をつなぐように貼り付けている。
【００１６】
以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００１７】
まず、誘導加熱装置にて加熱を行うと、発熱素子３は高周波数（例えば２５ｋＨｚ）でオン／オフのスイッチングされ、数十アンペアの電流が流れる。それにより発熱素子３には数十ワットの損失が発生する。一般にスイッチング素子である発熱素子３は半導体で、ジャンクション温度が１５０℃を超えると破壊してしまうので、ヒートシンク４を取り付け冷却風をヒートシンク４に当てることで冷却している。更にヒートシンク４の熱は放熱シート７を介して金属筐体６に伝わるので、ヒートシンク４からの放熱効果を上げることが可能である。更に、ヒートシンク４を直接金属筐体６と接続させるのではないので、回路基板の取り付け構造を複雑にすることはない。また、発熱素子３も回路基板上にパターンで接続されるので、ノイズ等の誤動作もおきにくく、安定した品質を保つことができる。
【００１８】
また、放熱シート７の少なくともヒートシンク４に貼り付ける側が絶縁テープ等で絶縁されている場合、発熱素子３は非絶縁パッケージの物を使用することができ、発熱素子３からヒートシンク４への熱伝導を上げることができる。更に放熱シート７は厚みが薄いシート状であるため、ヒートシンク４ならびに金属筐体６への貼り付け面は、平面でなくても取り付けることが可能である。
【００１９】
更に図２で示すように、ヒートシンク４と放熱シート７を金属クリップ９で挟み込む。これにより放熱シート７のヒートシンク４への取り付けをより強固にすることができ、経年経過や輸送時の振動等で放熱シート７がヒートシンク４から外れるのを防止できる。尚、金属クリップ９を複数使用することでその取り付け強度を上げることが可能である。
【００２０】
更に図３で示すように、放熱シート７をアルミ板１０でヒートシンク４に押し当て、タッピングネジ１１で固定する構成とする。これにより放熱シート７をヒートシンク４に取り付ける面全体を押し当てることが可能であり、よりヒートシンク４からの熱を放熱シート７に伝えることができ、放熱性を上げることができる。
【００２１】
なお、タッピングネジ１１の変わりに図２で用いた金属クリップ９でアルミ板１０と放熱シート７を挟み込む構成としても良い。
【００２２】
更に図４で示すように、発熱素子３とヒートシンク４の間に放熱シート７を挟む構成とする。これにより、発熱源である発熱素子３自身に放熱シート７を取り付けているので、より多くの熱を金属筐体６へ伝えることができ、放熱効果を上げることができる。
【００２３】
また、図１から４において、放熱シート７を絶縁テープ等で絶縁することで、発熱素子３に非絶縁パッケージのスイッチング素子を使用することができ、発熱素子３の熱をより効率よくヒートシンク４に伝導させ、冷却性能の向上を図ることができる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、スイッチング素子を１石としているが、多石のスイッチング素子からなるインバータ構成の誘導加熱装置においても、この効果は変わらない。
【００２５】
また、本実施の形態は誘導加熱装置としたが発熱素子とその熱を放熱させるためのヒートシンクを備えた電子機器の場合も同様の効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調装置は、基板上に発熱素子を搭載した状態でヒートシンクを大型化することなく放熱性能を向上させることができるので、誘導加熱調装置に限らず、発熱素子とその熱を放熱させるためのヒートシンクを備えた電子機器にも適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置のヒートシンクの断面図
【図２】同放熱シートの取り付け断面図
【図３】同放熱シートの取り付け断面図
【図４】同放熱シートの取り付け断面図
【図５】本発明の従来例における誘導加熱装置のヒートシンクの断面図
【符号の説明】
【００２８】
３  発熱素子
４  ヒートシンク
６  筐体
７  放熱シート
９  金属クリップ
１０  アルミ板
【図１】
2007324016.tif 000003
【図２】
2007324016.tif 000004
【図３】
2007324016.tif 000005
【図４】
2007324016.tif 000006
【図５】
2007324016.tif 000007